类别: 蓄能
发表 2022年1月10日

通过参与欧盟资助的 Nextower 项目,Kanthal 山特维克材料技术有限公司能够打造出创新的新型材料和部件,如今应用于开发下一代聚光太阳能发电 (CSP) 塔式系统

如今,最常见的收集太阳能的方法是光伏太阳能 (PV),它使用太阳能电池将光能直接转化为电能。 另一方面,CSP 塔使用镜子和透镜将阳光集中到太阳能接收器上,然后通过导热流体产生和储存高温热量。 这些热量可立即用于蒸汽发生器或混合燃气轮机发电,或为工业提供工艺热量。 值得注意的是,这些热量也可以储存起来供以后按需使用。

CaptionAntonio Rinaldi, ENEA and Coordinator of Nextower.“CSP 系统是工厂的必备设备,而不仅仅是一块面板,因此更加复杂,”ENEA 和 Nextower 协调员 Antonio Rinaldi 解释道, “太阳能的难题在于它具有间歇性,而且必须有太阳。 与光伏电池的使用方式相同,CSP 需要可存储高温热量的模块。 使用 CSP,您可以在白天储存能量,在夜间释放能量。”

Nextower 项目旨在开发可商用的新材料和部件,以此提高 CSP 系统的性能,将储存热量的温度从目前的 550°C 提高到 750°。 该项目与来自欧洲的 19 名参与者(包括 Kanthal 和 Sandvik)共同建造了两座示范工厂: 一座配备陶瓷接收器,目前正在西班牙进行测试;另一座用于储能(称为 SOLEAD),目前正在意大利进行测试。 Kanthal 和 Sandvik 正携手为后者储能工厂贡献力量。

CaptionThe main vessel installed for testing at the ENEA facility in Brasimone, ItalyKanthal 的主要贡献是开发了一种新型合金材料,可以将熔融铅用作储热流体。 熔盐是常用的储热流体,但它不适用于 550°C 以上的温度,Nextower 的示范工厂需要导热流体在超过 800°C 的温度中工作,以便为燃气轮机或工艺热等应用提供动力。

在过去十年里(Nextower 项目诞生前),Kanthal 一直在尝试重新设计一种其现有合金的成分,使其在较低工作温度下不会脆化,同时不影响耐腐蚀性能。 它基于 Kanthal 最初的铁铬铝 (FeCrAl) 电阻加热合金,这种合金已有 90 年历史,也是该公司的基础产品。 其目的是打造一种新型合金,以解决能源设备在高腐蚀性环境中无法运作的问题。

Kanthal 高级研发工程师 Jesper Ejenstam 说:“在 Kanthal,我们总是乐于测试新事物并巧妙利用和改良我们的材料,以此获得新机会。”他通过与斯德哥尔摩 KTH 皇家理工学院(该项目的另一家参与机构)合作,首次对 Nextower 有所了解。CaptionJesper Ejenstam, Senior R&D Engineer at Kanthal

由于太阳能集热设备是 Kanthal 新型合金的潜在应用领域之一,因此 Nextower 项目为该公司提供了一个独特的机会。 “当时,我们仅证明了这种材料在实验室中性能良好,”Ejenstam 补充道, “接下来便是以工业规模生产这种材料。 这让我们有机会生产这种全新合金,并用它制造部件,然后展示这些部件。 这也是表明我们认真参与可持续发展变革的又一个契机。”

下一步是使用新型合金来开发一种由两种不同合金制成的管材,用于工厂的热交换器,这样就可以应对熔融铅的腐蚀性环境以及系统的内部压力。 Kanthal 与 Sandvik 管材部门合作。

CaptionAndreas Hedlund, Process Engineer at Sandvik, Tube division.“我们以前从未生产过这种产品,”Sandvik 管材部门工艺工程师 Andreas Hedlund 说, “不仅因为它是一种新型合金,还因为管材由两种不同合金制成,而且尺寸比我们通常的产品小得多。 但我们成功了,最终结果超出了我的预期。”

虽然现在预判 Nextower 项目的最终结果还为时过早,但在许多方面这已经是一次成功的突破。 “我们已经证明,制造这种必要的材料是可以实现的,这是非常关键的一步,”Ejenstam 说, “而且我们还展示了我们公司深厚的专业知识。 我们乐意测试技术的局限性,然后加倍努力寻找解决方案来完善这项工作。 不仅在公司内部,在外部对我们的合作伙伴和客户也是如此。”

Nextower 项目2017 年启动,并根据第 721045 号赠款协议,获得了欧盟地平线 2020 研究和创新计划的资助